ĐỒ ÁN THIẾT KẾ BIẾN TẦN ÁP 3 PHA ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ

biến tần áp 3 pha, điều khiển động cơ không đồng bộ

ĐỒ ÁN MÔN HỌC: ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT GVHD: TS TRẦN ĐÌNH KHƠI QUỐC LỜI NĨI ĐẦU Ngày với việc phát mạnh mẽ ứng dụng khoa học kỹ thuật cơng nghiệp nói chung cơng nghiệp điện tử nói riêng thiết bị điện tử có cơng suất lớn chế tạo ngày nhiều Và đặc biệt, ứng dụng vào ngành kinh tế quốc dân sinh hoạt hàng ngày phát triển mạnh mẽ nhằm mục đích cải thiện đời sống, giảm lao động thủ công tăng chất lượng sản phẩm cho người Qua khai thác triệt để ưu điểm vốn có loại động điện bao gồm chiều xoay chiều để phục vụ nhu cầu ngày cao lĩnh vực kĩ thuật điện - tự động hóa.Với đồ án điện tử công suất này, chúng em nêu khía cạnh nhỏ lĩnh vực điều khiển động khơng đồng Tuy nhiên, với trình độ lượng kiến thức có hạn dẫn tới việc khơng tránh khỏi có nhiều sai sót, chúng em kính mong thầy thơng cảm đóng góp ý kiến để giúp chúng em sửa đổi, tiến Chúng em xin chân thành cám ơn giúp đỡ thầy khoa Điện – Tự động hóa, đặc biệt thầy Trần Đình Khơi Quốc - thầy trực tiếp hướng dẫn, bảo nhóm chúng em hồn thành đề tài SV thực hiện: - Phùng Văn Phúc MSSV: 105170453 Trang ĐỒ ÁN MÔN HỌC: ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT GVHD: TS TRẦN ĐÌNH KHƠI QUỐC Đề tài: “Thiết kê biến tần pha điều chỉnh tốc độ động không đồng bộ” Nội dung chương mục sau : Chương I : Tổng quan động điện không đồng phương pháp điều khiển tốc độ Chương II : Mạch động lực: Tổng quan biến tần, giải thích nguyên tắc hoạt động Tính chọn phần tử cho mạch động lực Chương III : Mạch điều khiển: Phương pháp điều khiển; Mạch điều khiển tổng quát nguyên tắc hoạt động; Tính chọn phần tử mạch điều khiển Chương IV: Bảo vệ mạch động lực Chương V: Mô Simulink/PSIM Tài liệu tham khảo: - Sách “ Điện tử cơng suất ” – Tác giả Nguyễn Bính - Sách “ Truyền động điện “ – Tác giả Giáp Quang Huy - Sách “Hướng dẫn thiết kế Điện tử công suất” – Tác giả Phạm Quốc Hải Trang ĐỒ ÁN MÔN HỌC: ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT GVHD: TS TRẦN ĐÌNH KHƠI QUỐC CHƯƠNG I : TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ I.1 Sơ lược động khơng đồng Cấu tạo: Gồm phần - - Phần đứng yên (Stato): Gồm cuộn dây quấn khung ghép thép kỹ thuật điện, lõi sắt vỏ máy Khi cho dòng điện chạy qua, điện biến thành hệ thống đường sức từ trường có hướng , khép kín khung Phần quay (Roto): Có dạng roto lồng sóc dây quấn, thơng thường sử dụng roto lồng sóc dễ dàng lắp đặt chi phí rẻ Nó gồm đồng đúc xun qua rãnh Roto tắt đầu, kèm theo cánh tản nhiệt quạt làm mát Nguyên lý hoạt động: Khi ta cấp điện áp pha vào đầu dây quấn động cơ, Stato có từ trường quay, từ trường quét qua đồng Roto, tạo dòng điện kín bên đó, làm xuất suất điện động dòng điện cảm ứng Hai lực tương tác từ trường quay dòng điện cảm ứng tạo momen quay tác động lên Roto, làm Roto quay theo chiều từ trường với tốc độ gần tốc độ từ trường quay H.1.1 Sơ đô nguyên lý động không đồng Trang ĐỒ ÁN MÔN HỌC: ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT GVHD: TS TRẦN ĐÌNH KHƠI QUỐC - Chiều dòng điện dẫn nửa phía Roto hướng từ ngồi, dòng điện dẫn nửa phía Roto hướng từ ngồi vào I.2 Các phương pháp điều chỉnh tốc độ động không đồng bộ: Điều chỉnh điện áp động cơ: - Momen động không đồng tỉ lệ với bình phương điện áp stato nên điều chỉnh momen tốc độ động cách thay đổi điện áp giữ nguyên tần số Điều chỉnh điện trở mạch Roto: - Ta có : r = rr + rf , tăng giá trị điện trở tổng r tức làm tăng độ trượt giới hạn Sth momen cực hạn mth động không đổi Điều chỉnh tần số nguồn cấp cho động không đồng bộ: - Luật điều khiển tần số: Luật điều chỉnh giữ khả tải không đổi Nếu bỏ qua điện trở dây quấn Stato tính momen tới hạn: Mth = = Điều kiện giữ cho khả tải không đổi: = Luật điều chỉnh từ thông không đổi Từ quan hệ đặc tính momen kết luận giữ từ thông máy từ thơng Stato khơng đổi momen khơng phụ thuộc vào tần số m th không thay đổi tồn q trình điều chỉnh Luật điều chỉnh tần số khơng trượt µ= Nếu giữ tần số f khơng trượt ws ≈ const momen phụ thuộc vào Is mà không phụ thuộc vào tần số nguồn Phương pháp tăng số lần chuyển mạch chu kỳ: Trang ĐỒ ÁN MÔN HỌC: ĐIỆN TỬ CƠNG SUẤT GVHD: TS TRẦN ĐÌNH KHƠI QUỐC Nguyên tắc tăng tần số nên n lần điện áp mạch phải lên n lần (Tỉ lệ thuận với mạch dao động) Phương pháp điều chỉnh biên độ: Ud thay đổi dẫn đến Unl thay đổi Phương pháp điều chỉnh độ rộng xung: - Trong phương pháp góc chuyển mạch xác định cách so sánh So sánh tín hiệu mẫu hình sin e(t) với tín hiệu dựa thường có dạng cưa u(t) Tần số tín hiệu u(t) lớn tín hiệu tải gần với hình sin - Ưu điểm: Vừa điều chỉnh điện áp vừa làm sin hóa động điện áp đặt vào động - Với số lượng xung có độ rộng thích hợp phương pháp điều chỉnh độ rộng Xung làm triệt tiêu sóng bậc cao  Do phương pháp hay sử dụng Với phương pháp điểu chỉnh tốc độ động không đồng biến tần khơng nhận điện áp từ lưới điện mà nhận điện áp từ nghịch lưu biến tần - - Ta nhận thấy suất điện động dây quấn Stato động không đồng tỉ lệ với tần số đặt vào f1 từ thông : E1 = k.f1 (1) Mặt khác ta có phương trình cân điện áp: U1 = -E1 + I1Z1 Nếu coi sụt áp dây quấn phản ứng phần ứng khơng đáng kể ta có: U1 e1 , = Từ (1) suy = k.ϕ.f1 (3) Trang ĐỒ ÁN MÔN HỌC: ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT GVHD: TS TRẦN ĐÌNH KHƠI QUỐC Từ (3) ta thấy, để đảm bảo cho đặc tính có độ cứng cao khả tải lớn, đồng thời điều chỉnh điện áp u cho từ thông ϕ không đổi, nghĩa thay đổi ϕ = động hoạt động tối ưu Phương pháp điều khiển tốc độ ta chọn: M= Trong đó: M momen vận tốc động không đồng pha R2 điện trở phụ phần Roto U điện áp Stato 2f1 = tần số Stato X1 điện kháng Stato Để thay đổi momen tốc độ quay động không đồng pha ta sử dụng phương pháp thay đổi tần số Stato bằng cách dùng biến tần điện áp Vì tỉ số điện áp tần số số nên thay đổi tần số đồng thời phải thay đổi điện áp (cùng tăng giảm) H1.3 Đặc tính động khơng đồng Trang ĐỒ ÁN MƠN HỌC: ĐIỆN TỬ CƠNG SUẤT GVHD: TS TRẦN ĐÌNH KHƠI QUỐC Chương II: TỔNG QUAN VỀ CÁC BỘ BIẾN TẦN, MẠCH ĐỘNG LỰC, TÍNH CHỌN CÁC PHẦN TỬ MẠCH ĐỘNG LỰC II.1 HỆ THỐNG ĐIỀU TỐC BIẾN TẦN- ĐỘNG CƠ XOAY CHIỀU Trong hệ thống điều tốc biến tần cho loại động xoay chiều đồng khơng đồng biến tần khâu quan trọng định đến chất lượng hệ thống truyền động Phụ thuộc vào phạm vi điều chỉnh, vào phạm vi công suất truyền động, vào hướng điều chỉnh mà có loại biến tần phương pháp khống chế biến tần khác Trong thực tế biến tần chia làm hai nhóm: biến tần biến tần trực tiếp biến tần gián tiếp có khâu trung gian chiều Trước đây, hệ truyền động dùng biến tần trực tiếp chất lượng điện áp đầu thấp nên thường dùng lĩnh vực công suất lớn, nơi tiêu hiệu suất đặt lên hàng đầu Ngày nay, với phát triển điện tử công suất kỹ thuật vi điều khiển, phương pháp điều khiển biến tần kiểu ma trận cho chất lượng điện áp cao, giảm ảnh hưởng xấu đến lưới điện nên phạm vi ứng dụng ngày mở rộng Được ứng dụng nhiều hệ điều tốc biến tần dùng biến tần gián tiếp, biến tần loại khống chế theo phương pháp khác nhau: điều chế độ rộng xung (PWM); điều khiển vector; điều khiển trực tiếp mô men Biến tần điều chế độ rộng xung (PWM) với việc điều khiển điện áp tần số theo qui luật U1/f1 = Const dễ thực nhất, đường đặc tính biến tần tịnh tiến lên xuống, độ cứng tốt, thoả mãn yêu cầu điều tốc thông thường, tốc độ giảm thấp sụt áp điện trở điện cảm tản cuộn dây ảnh hưởng đáng kể đến mô men cực đại động cơ, buộc phải tiến Trang ĐỒ ÁN MÔN HỌC: ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT GVHD: TS TRẦN ĐÌNH KHƠI QUỐC hành bù sụt điện áp cho mạch stator Điều khiển Es/f1 = const mục tiêu thực bù điện áp thông dụng với U1/f1 = const, trạng thái ổn định làm cho từ thơng khe hở khơng khí khơng đổi (Фm = const), từ cải thiện chất lượng điều tốc trạng thái ổn định Nhưng đường đặc tính phi tuyến, khả tải mômen quay bị hạn chế Hệ thống truyền động điều khiển Er/f1 = const nhận đường đặc tính tuyến tính giống động chiều kích thích từ độc lập, nhờ thực điều tốc với chất lượng cao Dựa vào yêu cầu tổng từ thông toàn mạch rotor Фrm= const để tiến hành điều khiển nhận Er/f1=const Trong trạng thái ổn định trạng thái động trì Er/f1=const mục đích điều tốc biến tần điều khiển vec tơ II.2 SƠ LƯỢC VỀ CÁC HỆ THỐNG BIẾN TẦN Khái niệm: Biến tần thiết bị tổ hợp linh kiện điện tử thực chức biến đổi tần số điện áp chiều hay xoay chiều định thành dòng điện xoay chiều có tần số điều khiển nhờ khố điện tử Phân loại a Biến tần trực tiếp: Bộ biến đổi dùng khâu biến đổi biến đổi nguồn điện xoay chiều có điện áp tần số không đổi thành điện áp xoay chiều có điện áp tần số điều chỉnh Do q trình biến đổi khơng phải qua khâu trung gian nên gọi biến tần trực tiếp, gọi biến đổi sóng cố định (Cycloconverter) Như điện áp xoay chiều U1(f1) cần qua van chuyển tải với U2(f2) Trang ĐỒ ÁN MÔN HỌC: ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT GVHD: TS TRẦN ĐÌNH KHƠI QUỐC Tuy nhiên, loại biến tần có cấu trúc sơ đồ van phức tạp sử dụng cho truyền động điện có cơng suất lớn, tốc độ làm việc thấp Vì việc thay đổi tần số f2 khó khăn phụ thuộc f1 Ví dụ: o TA CK ~ U1, f1 o a NA ck b o c TB CK f2 B NB CK TC CK NC CK C H2.1: Sơ đồ biến tần trực tiếp b Biến tần gián tiếp: Còn gọi biến tần độc lập Trong biến tần điện áp chỉnh lưu thành dòng chiều Sau qua lọc trở lại dòng xoay chiều với tần số f2 nhờ nghịch lưu độc lập (q trình thay đổi f2 khơng phụ thuộc vào f1) Trang ĐỒ ÁN MÔN HỌC: ĐIỆN TỬ CƠNG SUẤT GVHD: TS TRẦN ĐÌNH KHƠI QUỐC Việc biến đổi hai lần làm giảm hiệu suất biến tần.Tuy nhiên việc ứng dụng hệ điều khiển số nhờ kĩ thuật vi xử lí nên ta phát huy tối đa ưu điểm biến tần loại thường sử dụng Ví dụ : L1 Lo T9 T7 T11 D9 D7 D11 T1 C1 T3 T5 C3 C5 D1 o ~ D3 Co U2, f2 o U1, of1 D5 D10 D12 D8 D6 D4 C4 ÑKB D2 C6 C2 T10 T12 T8 T4 T6 T8 L2 H.2.2 Sơ đồ biến tần gián tiếp Chỉnh lưu Lọc Nghịch lưu H.2.3 Sơ đồ khối biến tần gián tiếp Phân loại biến tần gián tiếp Do tính chất lọc nên biến tần gián tiếp lại chia làm hai loại sử dụng nghịch lưu dòng nghịch lưu áp a) Bộ biến tần gián tiếp nguồn dòng: Là loại biến tần mà nguồn tạo điện áp chiều nguồn dòng, dạng dòng điện tải phụ thuộc vào dạng dòng điện Trang 10 ĐỒ ÁN MƠN HỌC: ĐIỆN TỬ CƠNG SUẤT GVHD: TS TRẦN ĐÌNH KHƠI QUỐC Trong : Ta có : Suy : Ta chọn Vậy tụ phải chịu điện áp lớn : Ta chọn tụ có tiêu chuẩn : Bộ băm điện áp Thiết kế băm dùng transistor T: Ở ta dung phương pháp điều biến độ rộng xung: : thời gian mở transistor : thời gian đóng transistor : điện áp trung bình trước biến đổi Trang 22 ĐỒ ÁN MÔN HỌC: ĐIỆN TỬ CƠNG SUẤT GVHD: TS TRẦN ĐÌNH KHƠI QUỐC : điện áp sau biến đổi Chọn tần số biến đổi Theo định luật bảo toàn lượng: Như dòng chảy qua transistor điều chỉnh xung điện áp là: Nếu xem sụt áp trước nghịch lưu khơng đổi giá trị điện áp sau biến đổitại thời điểm cực đại điều chỉnh: Điện áp đầu vào biến đổi: Chọn Chọn ; => Chọn Transitor: Chọn điều khiện làm mát cánh tỏa nhiệt Vậy ta chọn IGBT FS35R12YT3, có Chọn Diode: Diode có tác dụng trì dòng điện qua tải IGBT ngắt mạch Do ảnh hưởng dòng điện phía trước chiều, dòng điện tiếp tục chạy theo chiều cũ, them thời gian ngắn tắt Dòng điện qua diode nạp cho tụ để ngăn ngừa thừa điện áp tự cảm cuộn L lớn lúc chuyển mạch IGBT từ trạng thái mở sang trạng thái đóng bảo vệ IGBT tránh bị đánh thủng với điện áp ngược Tính tốn: Gía trị trung bình dòng qua Diode là: Trang 23 ĐỒ ÁN MÔN HỌC: ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT GVHD: TS TRẦN ĐÌNH KHƠI QUỐC Đạo hàm theo => Diode cần chọn có dòng cực đại Vậy ta chọn diode BYX38 có CHƯƠNG 3: TỔNG QUAN VỀ MẠCH ĐIỀU KHIỂN, PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN, TÍNH CHỌN CÁC PHẦN TỬ TRONG MẠCH ĐIỀU KHIỂN I CẤU TRÚC SƠ ĐỒ MẠCH ĐIỀU KHIỂN TỔNG QUÁT Mạch điều khiển nghịch lưu H.3.1 Sơ đồ khối mạch điều khiển nghịch lưu Nhiệm vụ khâu: - Khâu phát xung chủ đạo: khâu tự dao động tạo xung điều khiển để đưa đến phận phân phối xung Khâu đảm nhận điều chỉnh xung, ngồi đảm nhận chức khuyếch đại xung - Khâu phân phối xung: làm nhiệm vụ phân phối xung điều khiển vào khâu khuyếch đại xung - Khâu khuyếch đại trung gian: có nhiệm vụ khuyếch đại xung nhận từ phận phân phối xung đưa đến đảm bảo kích thích mở van II TÍNH TỐN MẠCH ĐIỀU KHIỂN Mạch tạo dao động (khâu phát xung chủ đạo) Khâu phát xung chủ đạo dùng IC555 làm việc chế độ phi ổn để tạo dãy xung có tần số mong muốn Trang 24 ĐỒ ÁN MƠN HỌC: ĐIỆN TỬ CƠNG SUẤT GVHD: TS TRẦN ĐÌNH KHƠI QUỐC H.3.2 Sơ đồ mạch tạo dao động Dựa vào sơ đồ khối ta nhận để tạo xung vuông ta cần IC 555 số linh kiện phổ biến R, C a, Giới thiệu IC 555 IC NE555 N gồm có chân: - Chân số 1(GND): cho nối mase để lấy dòng cấp cho IC - Chân số 2(trigger): ngõ vào tần so áp.mạch so áp dùng transistor PNP Mức áp chuẩn 2*Vcc/3 - Chân số (OUTPUT): Trạng thái ngõ xác định theo mức volt cao(gần mức áp chân 8) thấp (gần mức áp chân 1) Trang 25 ĐỒ ÁN MÔN HỌC: ĐIỆN TỬ CƠNG SUẤT GVHD: TS TRẦN ĐÌNH KHƠI QUỐC - Chân số (RESET): Dùng lập định mức trạng thái Khi chân số nối masse ngõ mức thấp Còn chân nối vào mức áp cao trạng thái ngõ tùy theo mức áp chân - Chân số (CONTROL VOLTAGE): Dùng làm thay đổi mức áp chuẩn IC 555 theo mức biến áp hay dùng điện trở cho nối mase Tuy nhiên hầu hết mạch ứng dụng chân số nối masse qua tụ từ 0.01uF đến 0.1uF, tụ có tác dụng lọc bỏ nhiễu giữ cho mức áp chuẩn ổn định - Chân số (Threshold) : Là ngõ vào tầng so áp khác mạch so sánh dùng transistor NPN mức chuẩn Vcc/3 - Chân số (Dischager) : xem khóa điện chịu điều khiển bỡi tầng logic, chân mức áp thấp khóa đóng lại.ngược lại mở Chân tự nạp xả điện cho mạch R-C lúc IC 555 dùng tầng dao động - Chân số (Vcc): cấp nguồn nuôi Vcc để cấp điện cho IC Nguồn nuôi cấp cho IC 555 khoảng từ +5v  +15v mức tối đa +18v b, Cấu tạo IC555 H.3.3 Cấu tạo IC 555 Về chất IC 555 mạch kết hợp Opamp , điện trở , transistor, Fipflop(ở dùng FFRS ) Trang 26 ĐỒ ÁN MÔN HỌC: ĐIỆN TỬ CƠNG SUẤT GVHD: TS TRẦN ĐÌNH KHƠI QUỐC - OP-amp có tác dụng so sánh điện áp - Transistor để xả điện - Bên gồm điện trở mắc nối tiếp chia điện áp VCC thành phần Cấu tạo tạo nên điện áp chuẩn Điện áp 1/3 Vcc nối vào chân dương Op-amp điện áp 2/3 Vcc nối vào chân âm Op-amp Khi điện áp chân nhỏ 1/3 VCC, chân S = [1] FF kích Khi điện áp chân lớn 2/3 VCC, chân R FF = [1] FF reset c, Giải thích dao động Ở trạng thái ban đầu cấp điện điện áp tụ UC = Do điện áp chân Do điện áp chân mức cao ( ≈ UC = 12 V) ban đầu chân mức thấp (=0 ) Tụ C bắt đầu nạp điện từ +VCC qua R1,R2 Điện áp tụ tăng dần Khi điện áp tụ ≥ 2VCC/3 điện áp ngõ chân chuyển trạng thái mức thấp, chân mức cao Lúc tụ phóng điện, điện áp tụ giảm dần Khi điện áp tụ < VCC/3 lúc chân đổi trạng thái thấp chân chuyển lên cao, tụ C lại nạp điện Quá trình dao động tiếp tục diễn tạo xung chữ nhật đầu H.3.4 Dạng xung đầu điện áp tụ C Trang 27 ĐỒ ÁN MÔN HỌC: ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT GVHD: TS TRẦN ĐÌNH KHƠI QUỐC d Tính tốn tần số xung IC555 trigơ U Vi mạch IC555 làm việc chế độ tự dao động, tần số dao động phụ thuộc vào phóng nạp tụ C Khi C nạp ta có phương trình : du c u V Ri + c = CC với i=C dt du c u V dt +a c =a* CC với a= RC viết phương trình dạng toán tử Laplace aE E Uc uc Uc u p (p) - (0) + a (p)= p , với c (0)= aE E U c (p)= p ( p + a ) + 3( p + a ) ⇒ u c (t)= E (1- e − at E − at )+ e u Khi t= T1 c = E Do T1 =CR1ln2 =0.7C.R1 Khi C phóng điện ta có phương trình : t 2E − CR17 uc = e E Khi t= T2 (lấy T1 làm gốc thời gian phóng điện ) u c = , T2 =0.7C.R2 Vậy chu kỳ xung : T= T1 + T2 =0.7C (R1 + R2) Tần số xung vi mạch IC555: Trang 28 ĐỒ ÁN MÔN HỌC: ĐIỆN TỬ CƠNG SUẤT GVHD: TS TRẦN ĐÌNH KHƠI QUỐC 1 0,7C ( R16 + R17 ) f555 = T = Vậy : Cơng thức tính thời gian ngưng dẫn transistor : T = RCln2 =0,7 RC => Thời gian ngưng dẫn mức áp cao lúc tụ C nạp dòng qua R1+R2 : Tn = 0,7*(R1+R2)*C =>Thời gian ngưng dẫn mức áp thấp lúc tụ C xả dòng qua R2 : Tx = 0,7*R2*C Vì xung đầu vào (xung CLOCK) lấy từ IC555 trigơ có xung, tần số xung trigơ tần số điện áp xoay chiều tải f = f 555 1 = = 6 * 0.7C ( R16 + R17 ) 4,2C ( R16 + R17 ) Giả sử ta chọn tần số dao động mạch F =1500 Hz, chọn C2 = 10nF, R1=R2 Khi : Tn = 2Tx => T =3Tx, với T=1/F Tx = T/3 = 1/3F=/(3*1500) = 0.7*R2*10nF => R2 = 31746 Ω => Chọn R1 = 32000 Ω R2 = 32000 Ω kết luận: Nếu muốn thay đổi độ lớn tần số dao động mạch cần thay đổi giá trị R1,R2 C1 Tuy nhiên Nếu thay đổi giá trị R1 (hoặc R2) khơng thơi, tần số (F) độ rộng xung (Duty cycle) bị thay đổi lúc + Muốn thay đổi tần số (giữ nguyên độ rộng xung) R1 R2 phải thay đổi lúc (cùng tăng giảm giá trị nhau) + Muốn thay đổi độ rộng xung (giữ nguyên tần số) R1 R2 phải thay đổi lúc có chiều ngược lại (khi R1 tăng R2 phải giảm giá trị nhau) Khâu phân phối xung Yêu cầu phân phối xung để điều khiển mosfet kích mở theo luật: Trang 29 ĐỒ ÁN MƠN HỌC: ĐIỆN TỬ CƠNG SUẤT GVHD: TS TRẦN ĐÌNH KHƠI QUỐC + Khi I1 dẫn M4 khóa, tức I1 có xung điều khiển I4 hồn tồn khơng có xung điều khiển + Khi I3 có xung I6 khơng có xung + Khi I5 có xung I2 khơng có xung Để tạo phân phối xung ta dùng Flip-Flop Theo phân tích ta dùng Flip-Flop D để phân phối xung Mỗi xung cách 600 Mạch nguyên lý : H.3.5 Sơ đồ mạch phân phối xung Bảng chức FF-D: Với : Qn+1 = D Bảng đầu vào kích FF-D: Trang 30 ĐỒ ÁN MƠN HỌC: ĐIỆN TỬ CƠNG SUẤT GVHD: TS TRẦN ĐÌNH KHƠI QUỐC Tại thời điểm nghịch lưu ln có igbt mở, nên cần phải phân phối xung đến igbt phù hợp với yêu cầu Trạng thái FF-D cần có sau: Từ ta thành lập bảng trạng thái FF-D sau : Dựa vào bảng trạng thái ta tìm liên hệ đầu đầu vào FF-D theo phương pháp tối giản bảng các-nơ Trang 31 ĐỒ ÁN MƠN HỌC: ĐIỆN TỬ CƠNG SUẤT GVHD: TS TRẦN ĐÌNH KHƠI QUỐC H.3.6 Đầu khâu phân phối xung Khâu khuếch đại a Nguyên lý H.3.7 Sơ đồ khâu khuếch đại Trang 32 ĐỒ ÁN MÔN HỌC: ĐIỆN TỬ CƠNG SUẤT GVHD: TS TRẦN ĐÌNH KHƠI QUỐC Khối có tác dụng cách ly mạch điều khiển mạch động lực, ngăn khơng cho điện áp phía mạch động lực "tràn" vào mạch điều khiển gây nguy hiểm Khối cách ly nhận tín hiệu từ ngõ mạch điều khiển, sau khuếch đại lên điện áp có biên độ đủ lớn để kích mở Igbt, đồng thời khơng có tín hiệu điều khiển tạo điện áp ngược đặt vào cực G Igbt để khóa Nguyên lý hoạt động: Coi diode transistor opto D0 Q0 Bình thường chưa có tín hiệu vào ngõ vào cách ly, Q17 bị phân cực ngược nên hoạt động chế độ khóa, làm cho dòng chảy qua R19 xuống D0 không nên Led không sáng nghĩa Q0 nằm trạng thái khóa Khi có tín hiệu mức độ cao tới khối điều khiển đưa qua R21 kích mở cho Q17, lúc dòng chảy qua R19 xuống D0 qua Q17 xuống mass, nghĩa D0 hoạt động làm cho Q0 hoạt động, lúc có dòng chảy tới R22 chảy qua Q0 qua R20 vào chân G Q18 Vì dòng điện qua opto hạ xuống thấp nên ta sử dụng transistor hình để khuếch đại dòng lên lần b Tính chọn phần tử mạch khuếch đại xung - Để cho Mosfet mở chắn ta chọn điện áp điều khiển UGS = 12 V - Ta chọn Transistor quang PT loại PC 817 có thơng số sau: UCEMax = 35V; Hệ số truyền đạt 60%; Điện áp cách ly 5Kv - Ta coi điện áp rơi Transistor Q0 dẫn bão hòa 0,2V điện áp rơi Diod D0 1,8V - Nguồn nuôi có điện áp Vcc=12 V Chọn Q18 C1815 β= 100  Chọn R21=1kΩ ; R19=500Ω ; R20=1kΩ; R22=100Ω Trang 33 ĐỒ ÁN MÔN HỌC: ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT GVHD: TS TRẦN ĐÌNH KHƠI QUỐC Hình: Trước sau khâu khuếch đại CHƯƠNG 4: NGUỒN NUÔI VÀ PHƯƠNG PHÁP BẢO VỆ MẠCH ĐỘNG LỰC Trang 34 ĐỒ ÁN MÔN HỌC: ĐIỆN TỬ CƠNG SUẤT GVHD: TS TRẦN ĐÌNH KHƠI QUỐC Mạch nguồn nuôi H.4.1 Sơ đồ mạch nguồn Bảo vệ IGBT mạch nghịch lưu IGBT nhạy cảm với điện áp lớn so với điện áp định mức mà ta gọi điện áp Để bảo vệ điện áp người ta thường dùng mạch RLC, bảo vệ cho IGBT Ta có sơ đồ mạch bảo vệ sau: H.4.2 Sơ đồ mạch bảo vệ IGBT Người ta thường chọn điện áp định mức IGBT U ≥ Trị số nhỏ nhiều so với trị số cực đại điện áp kể Các điện áp có tốc độ tăng trưởng lớn Đạo hàm điện áp sinh dòng điện chạy qua tụ điện C, đấu cực C cực E IGBT i = C Điện cảm L hạn chế biên độ dòng điện Trang 35 ĐỒ ÁN MÔN HỌC: ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT GVHD: TS TRẦN ĐÌNH KHƠI QUỐC Khi kích mở IGBT, tụ điện C phóng điện qua IGBT, điện trở R hạn chế dòng điện Các linh kiện tính tốn cơng thức Tuy nhiên thực tế người ta thường dùng trị số kinh nghiệm C = 0.1 ÷ 1uF , R = 10÷100Ω, L = 50÷100Ω HẾT Trang 36